有关废水(液)处理及金属回收的探究

实验探究四有关废水(液)处理及金属回收的探究此类探究题主要在溶液中进行，所以涉及的知识点是金属、酸、碱、盐的性质和置换反应、复分解反应。一、废水(液)处理的探究1．废水(液)呈酸性或碱性，要变成中性，处理的办法是利用中和原理，尽可能使用价廉易得的药品，如熟石灰等。2．有色溶液要变为无色，处理的办法是沉淀转化法，将有色离子沉淀。3．主要操作：过滤，蒸发。二、贵重金属回收的探究1．金属回收与废水处理主要是考查金属活动性与生活实际的结合，往往都利用到置换反应，要注意置换反应发生的先后顺序及反应是否过量等问题。例如：工业废水常含有AgNO3、Cu(NO3)2等重金属盐，处理方法：(1)一般加入价廉易得的活泼金属(如铁粉等)，使金属Ag和Cu完全置换出来。(2)在AgNO3、Cu(NO3)2混合溶液中加入铁粉，铁粉首先置换活动性较弱的金属银，然后，如果铁粉有剩余，才置换金属铜。2．主要操作：过滤。题型1废水(液)处理的探究[解题指引]废水一般表现出浑浊、有色、有异味，可能还表现出一定的酸碱性，所以此类题的命题也是围绕几种重要离子的鉴别来进行设置的，考查学生能否利用所学化学知识判定废水中可能含有的物质。[例1]某化工厂排出的废水透明、澄清、略显蓝色。一同学取少量废水，加入过量的盐酸，有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成。过滤，所得的滤液分成两份，一份滤液中加入稀硫酸，也有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成；另一份滤液中加入氢氧化钠溶液，产生蓝色沉淀。试回答：(1)用化学式回答：加入过量的盐酸，生成的白色沉淀是__________；生成的蓝色沉淀是________。(2)废水中一定含有的物质是__________(填编号)。A．氯化物B．硫酸盐C．硝酸盐D．碳酸盐(3)该同学设计了一个从废水中除去重金属离子的实验方案如下[已知白色的Fe(OH)2固体在潮湿的空气中可生成红褐色的Fe(OH)3]：①金属X为__________，固体A中一定含有的物质为__________(写化学式)。②B溶液中的溶质一定含有__________和__________(填字母)。A．K2CO3C．MgCl2B．Fe(NO3)2D．Ba(NO3)2③第Ⅳ步反应的化学方程式为：__________________________________________。思维点拨：废水呈蓝色，说明含有Cu2＋，所以加入氢氧化钠溶液后，会产生蓝色沉淀Cu(OH)2；加入过量的盐酸，还生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，是氯化银AgCl，说明原溶液中还含有Ag＋；考虑到原废水是透明、澄清的，有Cu2＋、Ag＋同时存在情况下，Cl－、SO42-、CO32-与它们都不能同时共存，所以阴离子只能是NO3－。答案：(1)AgClCu(OH)2(2)C(3)①FeFe、Ag和Cu②BD③Ba(NO3)2＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaNO3题型2金属回收的探究[解题指引]主要考查学生能否熟练地运用金属活动性顺序，结合生活实际，既减少污染，又能回收有用金属，此类题目一定要考虑所加入的物质是否过量带来的问题。[例2]兴趣小组的同学在开展“废物利用、减少污染”的活动中，取某工厂合金废料(含铝、铁、铜)进行如下实验：(1)操作Ⅰ的名称是__________；该操作需用到的铁制仪器为__________。(2)固体A的成分是__________；操作Ⅱ反应的化学方程式为：_________________________。(3)黑色固体C加适量稀硫酸反应的化学方程式为：____________________________________。(4)图中由含铝的钠盐制备氯化铝有两种途径，你认为合理的途径是__________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，理由是________________________________。思维点拨：由于操作Ⅰ是分离固体和液体，所以是过滤，过滤所需的铁制仪器是铁架台等支持仪器。由逆推方法可得出固体A的成分和操作Ⅱ反应的化学方程式。黑色固体C的成分比固体A更容易得出。图中由含铝的钠盐制备氯化铝有两种途径，哪一条合理不容易判断，因为金属与碱反应，含铝的钠盐与足量的盐酸反应，都没有学过，有很多同学就无法往下做题，但这里不需要以上知识，只要根据质量守恒定律，化学反应元素种类不变就可判断。答案：(1)AgClCu(OH)2(2)C(3)①FeFe、Ag和Cu②BD③Ba(NO3)2＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaNO31．某自来水厂用原水处理成自来水的流程如下：(1)加入活性炭的作用是____________；在乡村没有活性炭，常加入__________来净水。明矾(2)实验室中，静置、吸附、过滤、蒸馏等操作中可以降低水硬度的是____________。(3)若该地区原水中含有较多的MgCl2，请写出在原水处理流程中加入CaO时有关反应的化学方程式：①___________________________；②__________________________________________。吸附杂质蒸馏CaO＋H2O===Ca(OH)2Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl22．氯化铁能腐蚀铜，工业上常用此原理生产印刷线路板。以下是印刷线路板的生产及废液的处理过程：请回答下列问题：(1)步骤②中发生了两个反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2和_________________________。(2)滤渣的成分有_________________，步骤③中发生反应的化学方程式是：___________________________。(3)该流程中可以循环、回收利用的物质是____________。Fe＋CuCl2===FeCl2＋CuFe、Cu(或铁、铜)2HCl＋Fe===FeCl2＋H2↑FeCl2、Cu3．(2012年黑龙江绥化)某小组同学在实验室中欲从含有硫酸亚铁、硫酸铜的废液中回收金属铜，过程如下：(1)写出操作Ⅰ、操作Ⅱ的名称：____________。过滤(2)固体X中含有____________。Fe、Cu(3)溶液B中的溶质的化学式为___________________。H2SO4、FeSO4金属活动性由强到弱4．某校化学实验室废液桶中收集了溶解大量FeSO4、CuSO4的废水，若直接排放到下水道不仅造成重金属污染，而且造成浪费。初三(2)班的同学，准备运用刚学到的“常见金属活动性顺序表”结合其他有关化学知识对废水进行处理。(1)复习常见金属活动顺序表，在下表空格中分别填入对应的元素符号。NaZnAg――→KCaMgAlFeSnPb(H)CuHgPtAu(2)设计如下除去铜离子，回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案，讨论有关问题：①废水在加入金属X前需进行过滤，目的是将其中____________性杂质除去。进行过滤的操作所需的仪器有______、______、______、______(请从下图中选择合适仪器，并用仪器名称填写)。烧杯玻璃棒铁架台漏斗不溶②金属X是_________，其加入废水后发生反应的化学方程式为：__________________________；溶液Y是_______，利用其除去铜中杂质，有关反应的化学方程式为：________________________。③从滤液中获取硫酸亚铁晶体的操作方法是___________________________。Fe(或铁)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu稀硫酸Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑结晶(或蒸发结晶或冷却结晶)5．为了达到收旧利废、节能减排的目的，从含有金属镁、铁、铜的粉末中，分离和提取出重要化工原料MgSO4和有关金属，实验过程如下：请回答：(1)操作①中被磁铁吸引的金属A是________；金属B是________。FeCu(2)操作a的名称是________；在蒸发过程中需要使用玻璃棒，其作用是_______________________。过滤搅拌，以防液滴飞溅(3)写出步骤②所涉及的化学反应方程式：_____________________________，该反应的基本类型是________反应(填基本反应类型)。(4)实验步骤②中除了加入稀硫酸外，还可选用下列试剂________(填标号)。aa．硫酸铜溶液b．氯化钠溶液c．硝酸银溶液Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑置换6．某化学实验小组实验结束时，将含有CuSO4、ZnSO4、FeSO4的废液倒在废液缸里，为回收有关金属和盐，同学们设计了如下实验方案：试回答：(1)步骤①中锌粉必须过量的原因是______________________________________。(2)写出步骤①中任一反应的化学方程式：____________________________。(3)要检验步骤④中加入的稀硫酸是否足量的方法是________________________________________________________________________________________________________将废液中的Cu2＋和Fe2＋全部置换出来Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu取少量步骤④的滤渣于试管中，加入少量稀硫酸，若有气泡产生，则酸不足量(或若无气泡产生，则酸已足量)。(4)若实验过程中的物质损失可以忽略，最终所得硫酸锌的质量_____(填“”、“”或“＝”)原废液中硫酸锌的质量。要计算该废液中硫酸铜质量，必须要称量________________的质量。＞固体D(或铜)7．(2012年山东泰安)某兴趣小组的同学从实验室收集到一桶含有FeSO4、CuSO4的废液，他们想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计了如下实验方案。结合实验方案回答下列问题：(1)步骤①中，金属X是____________，该反应的化学方程式为：_____________________________。(2)步骤②中，加入过量稀硫酸的目的是_________________。(3)从滤液中获得硫酸亚铁晶体采用的方法是________________。铁(或Fe)Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4除去铜中的铁蒸发结晶8．(2012年福建泉州)某金属冶炼厂的管道烟泥中含有炭黑及金属铜和铁。综合实践活动小组的同学设计了从管道烟泥中回收金属铜的实验方案，实验过程如下图所示：请回答：引流，防止液滴飞溅硫酸亚铁(或硫酸)(1)步骤①中，过滤操作使用了玻璃棒，其作用是__________________；滤液B中的溶质有_______________(填一种)。(2)步骤④中，所加入的金属X与Zn的活动性顺序是ZnX,金属X具有广泛用途，X是_________；有关反应的化学方程式：______________________________。(3)除去不纯铜中的杂质金属X，可选用的试剂有bd__________(填字母)。a．铁c．蒸馏水b．稀盐酸d．氯化铜溶液Fe(铁)Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4